ÜA 4 Kirchhoffsche Gesetze
1. In der Vorlesung wurde eine Beziehung für den Wert des Spannungsabfalls UL am Ausgang eines unbelasteten Spannungsteilers abgeleitet. Überprüfen Sie das im Anschluss daran unter Anwendung der Kirchhoffschen Regeln aufgestellte Gleichungssystem für den belasteten Teiler auf Richtigkeit.
Lösen Sie das Gleichungssystem nach IL auf und bestimmen Sie daraus den Wert von UL. Im Falle RL>>R1,2 sollte das Ergebnis dem des unbelasteten Teilers entsprechen. Zeigen Sie das.
5*12.) An eine Spannungsquelle wird ein variabler Lastwiderstand RL angeschlossen. Strom I und Spannung U am Lastwiderstand werden für zwei verschiedene Werte von RL gemessen (s. Tabelle).
a) Geben Sie eine Schaltung für diese Messung (mit Messgeräten) an, ersetzen Sie darin die reale Span- nungsquelle durch eine solche mit der Urspannung U0 und dem Innenwiderstand Ri!
b) Stellen Sie die Strom-Spannungs-Kennlinie der Klemmspannung als Funktion U(I) anhand der experimentellen Ergebnisse grafisch dar und entnehmen Sie hieraus die Urspannung U0, den In- nenwiderstand Ri und den Kurzschlußstrom Ik !
c) Berechnen Sie aus der linearen Funktion U(I) die Größen U0 , Ri und Ik !
d) Skizzieren Sie die Funktion PL(RL). Bei welchem Wert RL ist die Leistung am Lastwiderstand maximal? Führen Sie die Extremwertbetrachtung durch.
3.*07) Auf der Abb. ist ein Gleichspannungsnetzwerk dargestellt. Die Glühlampe trägt am Sockel die In- schrift „6V 2,4 W“.
a) Welche Stromstärke IL ist für die Glühlampe opti- mal?
b) Tragen Sie Stromrichtungspfeile ein und wählen Sie für jede Masche einen Umlaufsinn.
c) Wenden Sie die Kirchhoffschen Regeln an und er- stellen ein Gleichungssystem von 3 Gleichungen mit den 3 Strömen.
d) Lösen Sie das Gleichungssystem auf und berechnen Sie den Wert des Widerstandes Rx, der notwen- dig ist, damit das Lämpchen optimal leuchtet.
Hinweis: Die richtige Lösung der Teilaufgaben a,b,c) bringt bereits 2 Punkte (50%), Sie können also ggf. von der weiteren Bearbeitung der Aufgabe absehen, wenn es zu viel Zeit erfordert.
Messung-Nr. 1 Messung-Nr. 2
U 9 V 3 V
I 500 mA 1500 mA
Lineares Netzwerk